一種高低溫污水余熱梯級(jí)利用和資源化回用系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱工行業(yè)的余熱回收和化工行業(yè)的污水淡化脫鹽領(lǐng)域，特別涉及到兩種溫度不同的含鹽污水的余熱綜合利用和污水資源化回用。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于國(guó)內(nèi)大多數(shù)熱工和化工領(lǐng)域，諸如煉油化工、原油開(kāi)采、熱電供暖、食品加工和紡織印刷等行業(yè)都需要消耗大量品位的蒸汽資源，以滿(mǎn)足加熱、蒸餾、汽提和干燥等工藝需求。與此同時(shí)，在其他環(huán)節(jié)又會(huì)產(chǎn)生大量的高低品位不同的污水，例如汽包鍋爐的排污水、直流鍋爐的分離器底水、稠油采出污水、濃縮污水或者染印污水等。這些污水不僅富含大量的熱能資源，同時(shí)含有大量無(wú)機(jī)鹽和有害物質(zhì)，如果直接排放到大氣中或地面及地下水體中，不僅造成熱能浪費(fèi)，甚至還會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。另一方面，國(guó)內(nèi)很多城市及農(nóng)村面臨著用生活和灌溉用水資源短缺的局面，因此分給工業(yè)用的清水資源也面臨著越來(lái)越少的尷尬境地。以西北地區(qū)稠油開(kāi)發(fā)為例，一方面稠油區(qū)塊地處干旱荒漠地區(qū)，地面地下淡水資源緊缺。另外一方面，稠油處理會(huì)產(chǎn)生大量的除油污水。將污水熱能資源全部回收利用，同時(shí)進(jìn)行脫鹽淡化回收水資源可謂一舉多得，不僅減少排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，降低了企業(yè)對(duì)外部清水資源的依賴(lài)程度，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了企業(yè)節(jié)能降耗、滿(mǎn)足了企業(yè)可持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)建環(huán)境友好型、資源節(jié)約型企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。
[0003]針對(duì)高品位污水，目前業(yè)界采用的方法包括動(dòng)力回收和熱能回收，對(duì)于動(dòng)力回收方式一般采用多級(jí)閃蒸發(fā)電系統(tǒng)并帶動(dòng)給水栗，熱能回收方式則是將高溫水進(jìn)行梯級(jí)閃蒸產(chǎn)生二次閃蒸汽代替低壓蒸汽進(jìn)行伴熱和采暖，閃蒸后冷凝水采用密閉方式回收，上述方案僅有理論研究，尚未見(jiàn)工程實(shí)例。針對(duì)低品位的污水，大慶油田孔店聯(lián)合站采用油田伴生氣為驅(qū)動(dòng)源，利用吸收式熱栗提取外排污水余熱用于原油加熱，從而替代了加熱爐系統(tǒng)。河南油田則直接利用污水余熱提升采暖補(bǔ)充水的溫度。遼河油田采用壓縮式熱栗系統(tǒng)回收低溫污水的余熱用以加熱原油?？梢钥闯銎溆酂峄厥諆H僅是單股廢水的利用。對(duì)于原油加熱、熱力除氧和伴熱摻混等用熱需求，若采用高溫水進(jìn)行減壓閃蒸直接利用，可能會(huì)出現(xiàn)能級(jí)不匹配或者用能不充分，若單獨(dú)采用低溫污水加熱原油，則因品位不夠無(wú)法直接利用。為了實(shí)現(xiàn)污水余熱充分回收的同時(shí)保證能級(jí)匹配，本文提出一種基于不同壓力閃蒸工藝和引射式熱栗工藝的余熱回收系統(tǒng)，進(jìn)行污水余熱梯級(jí)利用的同時(shí)實(shí)現(xiàn)淡水資源的再生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種高低溫污水余熱梯級(jí)利用和資源化回用系統(tǒng)及其方法，通過(guò)熱能分級(jí)利用實(shí)現(xiàn)高、低溫污水余熱充分回收，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)含鹽污水脫鹽資源化，并返回?zé)嵊脩?hù)進(jìn)行循環(huán)利用。
[0005]本發(fā)明為解決上述提出的問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:
[0006]—種高低溫污水余熱梯級(jí)利用和資源化回用系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括高壓閃蒸罐、中壓閃蒸罐、低壓閃蒸罐、蒸汽引射器、中溫?fù)Q熱器和低溫?fù)Q熱器;其中，所述的高壓閃蒸罐的蒸汽出口與蒸汽引射器的主蒸汽入口相連，高壓閃蒸罐的底水出口與中壓閃蒸罐入口相連；所述低壓閃蒸罐的蒸汽出口與蒸汽引射器的引射口相連，低壓閃蒸罐的底水出口與排污管道相連接;所述蒸汽引射器的出口、中壓閃蒸罐的蒸汽出口均與中溫加熱器的熱源入口相連，中溫加熱器的熱源出口與清水回收裝置的入口相連接;所述中壓閃蒸罐的底水出口與低溫加熱器的熱源入口相連，低溫加熱器的熱源出口與排污管道相連接。
[0007]按上述方案，所述高壓閃蒸罐的入口通過(guò)調(diào)節(jié)閥與高溫污水輸入管道相連，低壓閃蒸罐的入口通過(guò)調(diào)節(jié)閥與低溫污水輸入管道相連。
[0008]按上述方案，所述中溫?fù)Q熱器的冷源入口與外界需要加熱的介質(zhì)輸入管道相連接，中溫?fù)Q熱器的冷源出口與所述的外界需要加熱的介質(zhì)輸出管道相連接。具體地，所述中溫?fù)Q熱器的冷源入口與外界需要加熱的原油輸入管道相連接，中溫?fù)Q熱器的冷源出口與所述的外界需要加熱的原油輸出管道相連接。也就是說(shuō)，外界需要加熱的介質(zhì)(如原油)流經(jīng)中溫加熱器進(jìn)行加熱。
[0009]按上述方案，所述低溫?fù)Q熱器的冷源入口與外界需要加熱的介質(zhì)輸入管道相連接，低溫?fù)Q熱器的冷源出口與所述的外界需要加熱的介質(zhì)輸出管道相連接。具體地，所述低溫?fù)Q熱器的冷源入口與外界需要加熱的補(bǔ)充水輸入管道相連接，低溫?fù)Q熱器的冷源出口與所述的外界需要加熱的補(bǔ)充水輸出管道相連接。也就是說(shuō)，外界需要加熱的介質(zhì)(如補(bǔ)充水)流經(jīng)低溫加熱器進(jìn)行加熱。
[0010]按上述方案，所述的外界需要加熱的補(bǔ)充水輸出管道與清水回收裝置的入口相連接。
[0011]按上述方案，所述的清水回收裝置的出口與油田注氣鍋爐的入水口相連接。
[0012]按上述方案，所述油田注氣鍋爐的蒸汽出口與氣液分離器的入口相連接。
[0013]按上述方案，所述高壓閃蒸罐的入口與汽液分離器的底水出口的相連。
[0014]—種高低溫污水余熱梯級(jí)利用和資源化回用方法，包括如下步驟:
[0015]1)高溫污水通入高壓閃蒸罐中進(jìn)行閃蒸產(chǎn)生高壓閃蒸蒸汽和高壓閃蒸底水，所得高壓閃蒸蒸汽通入蒸汽引射器主作為驅(qū)動(dòng)蒸汽；
[0016]2)低溫污水通入低壓閃蒸罐中進(jìn)行閃蒸得到低壓閃蒸蒸汽和低壓閃蒸底水，所得低壓閃蒸蒸汽通入蒸汽引射器主作為被引射蒸汽，低壓閃蒸底水通過(guò)排污管線(xiàn)排出系統(tǒng)；
[0017]3)驅(qū)動(dòng)蒸汽和被引射蒸汽在蒸汽引射器內(nèi)部混合膨脹后形成中溫中壓蒸汽，所述中壓閃蒸罐閃蒸接收所述的高壓閃蒸底水并進(jìn)行閃蒸，得到中壓閃蒸蒸汽和中壓閃蒸底水；
[0018]4)所述中溫中壓蒸汽、所述中壓閃蒸蒸汽均通入中溫?fù)Q熱器中進(jìn)行熱交換以回收余熱，然后收集于清水回收裝置中；所述中壓閃蒸底水通入低溫?fù)Q熱器中進(jìn)行熱交換以回收余熱，然后排放。
[0019]按上述方案，外界需要加熱的介質(zhì)(如原油)流經(jīng)中溫加熱器與中溫中壓蒸汽、所述中壓閃蒸蒸汽進(jìn)行熱交換;外界需要加熱的介質(zhì)(如補(bǔ)充水)流經(jīng)低溫加熱器與中壓閃蒸底水進(jìn)行熱交換。
[0020]按上述方案，外界需要加熱的補(bǔ)充水流經(jīng)低溫加熱器與中壓閃蒸底水進(jìn)行熱交換，所得低溫補(bǔ)充水進(jìn)行回收，可以?xún)?chǔ)存于清水回收裝置中。
[0021]按上述方案，所述的清水回收裝置收集的清水可以作為淡水資源用于油田注氣鍋爐中。
[0022]按上述方案，所述的低溫污水的溫度為65_90°C，為來(lái)自油田聯(lián)合站的稠油污水，礦化度通常為3000-50000g/L;所述的高溫污水來(lái)自直流鍋爐出口汽液分離器的分離底水或汽包鍋爐的排污水，溫度在300°C以上，且為飽和水，通常礦化度為10000g/L以上;油田注汽鍋爐的補(bǔ)給水來(lái)源實(shí)際上是由補(bǔ)充水和中壓閃蒸蒸汽的冷凝水組成，也是含鹽，只是鹽度低，礦化度7000g/L以下。
[0023]按上述方案，所述高壓閃蒸罐工作壓力0.8-1.2Mpa，高壓閃蒸蒸汽和閃蒸水參數(shù)與之相同；中壓閃蒸罐工作壓力0.ll-0.13Mpa，中壓閃蒸蒸汽和閃蒸水參數(shù)與之相同；低壓閃蒸罐工作壓力0.01-0.05Mpa，低壓閃蒸蒸汽和閃蒸水參數(shù)與之相同；蒸汽引射器的主蒸汽入口參數(shù)對(duì)應(yīng)于高壓閃蒸蒸汽參數(shù)，引射口對(duì)應(yīng)于低壓閃蒸蒸汽參數(shù)，出口對(duì)應(yīng)于中壓閃蒸蒸汽參數(shù);中溫中壓蒸汽參數(shù)與中壓閃蒸蒸汽參數(shù)相同。
[0024]本發(fā)明的工作原理是:該所述低壓閃蒸罐接收低溫污水，并將該股低溫污水閃蒸為低壓閃蒸蒸汽;該所述高壓閃蒸罐接收高溫污水，并將高溫污水進(jìn)行閃蒸產(chǎn)生高壓閃蒸蒸汽;該所述蒸汽引射器主蒸汽入口端接收高壓閃蒸蒸汽作為驅(qū)動(dòng)蒸汽，該所述蒸汽引射器引射口接收低壓閃蒸蒸汽作為被引射蒸汽，在該所述引射器內(nèi)部通過(guò)節(jié)流、卷吸、混合、擴(kuò)壓等作用實(shí)現(xiàn)低壓閃蒸蒸汽的絕熱壓縮，并形成中溫中壓蒸汽;該所述中溫?fù)Q熱器用于接收中溫中壓蒸汽，對(duì)中溫?zé)嵊脩?hù)(如原油等)進(jìn)行加熱;所述中壓閃蒸罐接收來(lái)自高壓閃蒸罐的閃蒸底水，并將高溫閃蒸底水進(jìn)行閃蒸產(chǎn)生中壓閃蒸蒸汽，該股中溫中壓蒸汽則直接通入到中溫?fù)Q熱器對(duì)中溫?zé)嵊脩?hù)進(jìn)行加熱；中溫中壓蒸汽在所述中溫?fù)Q熱器中釋放潛熱后冷凝下來(lái)形成凈化水，該凈化水可作為淡水資源用于鍋爐等;所述低溫?fù)Q熱器則接受來(lái)自中壓閃蒸罐產(chǎn)生的中溫閃蒸底水，用于對(duì)低溫?zé)嵊脩?hù)(如補(bǔ)充水等)進(jìn)行加熱。另外，高溫污水和低溫污水都是含鹽的，經(jīng)過(guò)閃蒸出蒸汽并被冷凝后就變成了低鹽或者不含鹽的淡化水，實(shí)現(xiàn)污水的脫鹽淡化過(guò)程。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0026]1、相對(duì)于高、低溫污水獨(dú)自直接利用方式，本發(fā)明的用能方式效率更高，且污水產(chǎn)率更高，經(jīng)濟(jì)性好，排污少;2、相對(duì)于吸收式熱栗系統(tǒng)，本系統(tǒng)規(guī)模小，流程簡(jiǎn)單，投資更低，經(jīng)濟(jì)效益更可觀(guān);3、相對(duì)直燃型熱栗，本系統(tǒng)無(wú)需使用外部公用能源。4、淡化脫鹽并充分回收污水余熱并實(shí)現(xiàn)水資源再生，提高了用能效率，節(jié)約了清水資源消耗。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明的一種高低溫污水余熱梯級(jí)利用和資源化回用系統(tǒng)原理性示意圖。
[0028]圖2為實(shí)施例中的高低溫污水余熱梯級(jí)利用和資源化回用系統(tǒng)示意圖。
[0029]其中，1-高壓閃蒸罐、2-中壓閃蒸罐、3-低壓閃蒸罐、4-蒸汽引射器、5-中溫?fù)Q熱器、6-低溫?fù)Q熱器、7-清水回收裝置、8-排污管道、9-注汽鍋爐、10汽水分離器。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0031 ] 實(shí)施例
[0032]—種高低溫污水余熱梯級(jí)利用和資源化回用系統(tǒng)，如圖2所示，包括高壓閃蒸罐1、中壓閃蒸罐2、低壓閃蒸罐3、蒸汽引射器4、中溫?fù)Q熱器5、低溫?fù)Q熱器6、清水回收裝置(給水栗)7、排污管道8、注汽鍋爐9、汽水分離器10;
[0033]其中，所述的高壓閃蒸罐1的蒸汽出口與蒸汽引射器4的主蒸汽入口相連，高壓閃蒸罐1的底水出口與中壓閃蒸罐2入口相連;所述低壓閃蒸罐3的蒸汽出口與蒸汽引射器4的引射口相連，低壓閃蒸罐3的底水出口與排污管道8相連接;所述蒸汽引射器4的出口、中壓閃蒸罐2